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  1. 技術專題

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    超聲波液位計與雷達液位計的區別

    作時間:2012-09-24 14:52:36   來源:  作者:

    我們一般把聲波頻率超過20kHz的聲波稱為超聲波,超聲波是機械波的一種,即是機械振動在彈性介質中的一種傳播過程,它的特征是頻率高、波長短、繞射現象小,另外方向性好,能夠成為射線而定向傳播。超聲波在液體、固體中衰減很小,因而穿透能力強,尤其是在對光不透明的固體中,超聲波可穿透幾十米的長度,碰到雜質或界面就會有顯著的反射,超聲波測量物位就是利用了它的這一特征。
         在超聲波檢測技術中,不管那種超聲波儀器,都必須把電能轉換超聲波發射出去,再接收回來變換成電信號,完成這項功能的裝置就叫超聲波換能器,也稱探頭。將超聲波換能器置于被測液體上方,向下發射超聲波,超聲波穿過空氣介質,在遇到水面時被反射回來,又被換能器所接收并轉換為電信號,電子檢測部分檢測到這一信號后將其變成液位信號進行顯示并輸出。

        由超聲波在介質中傳播原理可知,若介質壓力、溫度、密度、濕度等條件一定,則超聲波在該介質中傳播速度是一個常數。因此,當測出超聲波由發射到遇到液面反射被接收所需要的時間,則可換算出超聲波通過的路程,即得到了液位的數據。

        超聲波有盲區,安裝時必須計算預留出傳感器安裝位置與測量液體之間的距離。
        雷達液位計采用發射—反射—接收的工作模式。雷達液位計的天線發射出電磁波,雷達波以光速運行。這些波經被測對象表面反射后,再被天線接收,電磁波從發射到接收的時間與到液面的距離成正比,關系式如下:
    D=CT/2
    式中  D——雷達液位計到液面的距離
    C——光速
    T——電磁波運行時間

        雷達液位計記錄脈沖波經歷的時間,而電磁波的傳輸速度為常數,則可算出液面到雷達天線的距離,從而知道液面的液位。
    在實際運用中,雷達液位計有兩種方式即調頻連續波式和脈沖波式。采用調頻連續波技術的液位計,功耗大,須采用四線制,電子電路復雜。而采用雷達脈沖波技術的液位計,功耗低,可用二線制的24V DC供電,容易實現本質安全,精確度高,適用范圍更廣。
        超聲波用的是聲波,雷達用的是電磁波,這才是較大的區別。而且超聲波的穿透能力和方向性都比電磁波強的多,這就是超聲波探測現在比較流行的原因。

    主要應用場合的區別:
        超聲波和雷達主要是測量原理的不同,而導致他們的不同的運用場合。雷達是鑒于被測物質的介電常數的,而超聲波是鑒于被測物質的密度的。所以介電常數很低的物質雷達的測量效果就要打折扣,對于固體物質一般也推薦用超聲波。同時雷達發射的是電磁波,不需要傳播媒介,而超聲波是聲波,是一種機械波,是需要傳播媒介的。另外波的發射方式元件不同,如超聲波是通過壓電物質的振動來發射的,所以它不可能用在壓力較高或負壓的場合,一般只用在常壓容器。而雷達可以用在高壓的過程罐。雷達的發射角度比超聲波大,在小容器或瘦長的容器不推薦用非接觸式雷達,一般推薦導波雷達。較后就是精度的問題,當然了,雷達的精度肯定是比超聲波高,在儲罐上肯定是用高精度雷達的,而不會選超聲波。至于價格方面,一般情況下超聲波比雷達低,當然一些大量程的超聲波價格也是很高的,如6~70米的量程,這時雷達也達不到,只能選超聲波!
        聲波的傳輸是需要媒介的,所以在真空中就不能傳播。所以超聲波在現實應用中的局限性還是很大的,與雷達比起來多有不足。首先,超聲波物位計有溫度限制,一般探頭處溫度不能超過80度,并且聲波速度受溫度影響很大。其次,超聲波物位計受壓力影響很大,一般有求0.3MPa以內,因為聲波要靠振動來發出,壓力太大時發聲部件會受影響。第三,當測量環境中霧氣或粉塵很大時將不能很好的測量。凡此種種,都限制了超聲波物位計的應用。與之相比,雷達的是電磁波,不受真空度影響,對介質溫度壓力的適用范圍又很寬,隨著高頻雷達的出現,其應用范圍就更加廣泛了,所以在物位測量中,雷達是一個非常好的選擇。
        但是不論是雷達還是超聲波液位計,在安裝過程中都必須注意安裝位置,注意盲區。比如安裝在罐體上時,不要裝在進料口,不要裝在人梯附近,離罐壁要有300到500mm的距離,防止回波干擾。在有攪拌,液面波動大的時候也要選擇合適的安裝方法。總之,沒有十全十美的東西。

     

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